TCP傳輸協(xié)議如何進行流量控制？

TCP流量控制，簡單來說就是讓 數(shù)據(jù)傳輸 端傳輸?shù)乃俾什灰?，讓?shù)據(jù)接收端來得及接收，利用滑動窗口機制可以很方便的在 TCP連接上實現(xiàn)對 數(shù)據(jù)傳輸 端的流量控制。 TCP的窗口單位是字節(jié)，不是報文段，數(shù)據(jù)傳輸端的發(fā)送窗口不能超過接收端給出的接收窗口的數(shù)值，流量控制的機制是控制丟包率，主要目的： 讓數(shù)據(jù)傳輸端了解數(shù)據(jù)接收端當前的接收能力，可靈活調(diào)整傳輸速率。 流量控制機制圖如下圖所示：

滑動窗口：

TCP采用大小可變的滑動窗口進行流量控制，窗口大小的單位是字節(jié)。

數(shù)據(jù)傳輸 窗口在連接建立時由雙方商定。 但在通信的過程中，數(shù)據(jù)接收端可根據(jù)自己的資源情況，隨時動態(tài)地調(diào)整對方的傳輸窗口大小。 滑動窗口實例圖如下圖所示：

滑動窗口引進原由：

我們可以把窗口理解為緩沖區(qū)（但是有些窗口和緩沖區(qū)又不太一樣）。

如果沒有這些 “窗口”，那么TCP每發(fā)送一段數(shù)據(jù)后都必須等到數(shù)據(jù)接收端確認后才能發(fā)送下一段數(shù)據(jù)，這樣做的話TCP傳輸?shù)男蕦嵲谑翘土恕?

解決的辦法就是在發(fā)送端等待確認的時候繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，假設(shè)發(fā)送到第 X個數(shù)據(jù)段是收到數(shù)據(jù)接收端的確認信息，如果X在可接受的范圍內(nèi)那么這樣做也是可接受的。這就是窗口（緩沖區(qū)）引入的緣由。

滑動窗口：

A、數(shù)據(jù)接收端窗口 X

接收端緩沖區(qū)大小。接收端將此窗口值放在 TCP 報文的首部中的窗口字段，傳送給發(fā)送端。

B、擁塞窗口 Y

發(fā)送端緩沖區(qū)大小

C、數(shù)據(jù)傳輸窗口 Z

發(fā)送窗口的上限值 = Min [X, Y]

① 當 X < Y 時，是接收端的接收能力限制數(shù)據(jù)傳輸窗口的最大值。

② 當 Y < X 時，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制數(shù)據(jù)傳輸窗口的最大值。

滑動窗口實例介紹：

數(shù)據(jù)傳輸 端已發(fā)送了 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對前 200 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，同時窗口大小不變。還可發(fā)送 300 字節(jié)。

數(shù)據(jù)傳輸端收到了對方對前 400 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，但對方通知數(shù)據(jù)傳輸端必須把窗口減小到 400 字節(jié)。現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸端最多還可發(fā)送 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)。

滑動窗口需掌握的知識點：

A、數(shù)據(jù)接收端將自己可以接受的緩沖區(qū)大小放入TCP首部中“窗口大小”字段，通過ACK來通知數(shù)據(jù)傳輸端。

B、窗口大小字段越大，說明網(wǎng)絡(luò)的吞吐率越高

C、窗口大小指的是無需等待確認應(yīng)答而可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最大值，即就是說不需要數(shù)據(jù)接收端的應(yīng)答，可以一次連續(xù)的發(fā)送數(shù)據(jù)。

D、操作系統(tǒng)內(nèi)核為了維護滑動窗口，需要開辟發(fā)送緩沖區(qū)，來記錄當前還有哪些數(shù)據(jù)沒有應(yīng)答，只有確認應(yīng)答過的數(shù)據(jù)，才能從緩沖區(qū)刪除。 PS：發(fā)送緩沖區(qū)如果太大，會有空間開銷。

E、數(shù)據(jù)接收端一旦發(fā)現(xiàn)自己的緩沖區(qū)快滿了，就會將窗口大小設(shè)置成一個更小的值通知給數(shù)據(jù)傳輸端，數(shù)據(jù)傳輸端收到這個值后，就會減慢自己的發(fā)送速度。

F、如果數(shù)據(jù)接收端發(fā)現(xiàn)自己的緩沖區(qū)滿了，就會將窗口大小設(shè)置為0，此時 數(shù)據(jù)傳輸 端不再 傳輸數(shù)據(jù) ，但是需要在定期發(fā)送一個窗口探測數(shù)據(jù)段，使數(shù)據(jù)接收端把窗口大小告訴數(shù)據(jù)傳輸端。

PS：在TCP的首部，有一個16為窗口字段，此字段就是用來存放窗口大小信息的。

TCP報文段發(fā)送時機的選擇

1、TCP維持一個變量，它等于最大報文段長度MSS，只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達到MSS字節(jié)就組裝成一個TCP報文段發(fā)送出去。

2、由發(fā)送方的應(yīng)用程序指明要求發(fā)送報文段，即TCP支持的推送操作。

3、是發(fā)送方的一個計時器期限到了，這時就把當前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報文段發(fā)送出去。